JPH0876764A - 楽音生成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 波形メモリから読み出された楽音波形に対し
て様々な表情を付与することができるようにする。 【構成】 波形記憶手段は、楽音に関する波形データを
記憶している。鍵盤などの音階指定手段は音階情報を発
生し、ベンドホイールなどの変更制御手段は変更情報を
発生する。音高制御手段は音階情報に応じた音高を変更
情報で変更することによって、楽音のピッチを制御する
ための音高情報を発生する。読み出し手段は音高情報に
応じた速さで波形記憶手段から波形データを読み出し、
楽音の基本成分を生成する。ノイズ発生手段はホワイト
ノイズなどのランダムなノイズを発生する。フィルタ手
段はノイズに対して音高制御手段から出力される音高情
報に応じた周波数特性を有するフィルタ処理を施す。例
えば、フィルタ手段は音高情報と同じ周波数、２分の１
の周波数又はＮ倍（Ｎは整数）の周波数をそれぞれ通過
周波数とする。なお、フィルタリング処理されたノイズ
はレベル制御手段によってレベル制御される。合成手段
は楽音の基本成分とレベル制御されたノイズ成分とを合
成し楽音波形を生成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は波形メモリに記憶され
た波形データとノイズ発生器の発生するノイズに基づい
て楽音を生成する楽音生成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、波形メモリを用いた楽音生成装置
では、楽音波形を作成するための一つの方法として、自
然楽器等によって実際に音響的に発音した音をサンプリ
ングし、それを波形データとして予めメモリなどの記憶
媒体に記憶しておき、それを位相角データに応じて読み
出している。この波形メモリ読出方式は、自然楽器の音
と同等の高品質な楽音を生成することができるという利
点を有する。この波形メモリ読出方式の中には、波形デ
ータの１周期分を記憶するものや複数周期分を記憶する
ものがある。一方、音色等の時間的変化を高品質で表現
するために、発音開始から終了（アタックからディケ
ィ）までの全波形を記憶し、それを押鍵に伴って一通り
読み出すものもある。そして、波形メモリには、複数の
波形データが記憶されており、楽音生成時には音色や音
域に応じていずれかの波形データが適宜選択されて、発
生すべき楽音の音高に応じた読み出し速度（位相角デー
タ）で読み出して再生発音するものであった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
波形メモリを用いた楽音生成装置では、タッチなどの楽
音パラメータに応じて音色に微妙な変化を加えて音色制
御しようとしても、出力された楽音波形をディジタルフ
ィルタなどを通過させるフィルタリング処理ぐらいの音
色変化方法しかないため、音色制御したとしても音色の
変化に乏しく、発音された楽音が毎回同じように聞こえ
るという問題を有していた。また、波形メモリを用いた
楽音生成装置から出力された楽音波形にノイズを付与し
ようという試みもなされているが、出力された楽音波形
とノイズとの間に何のつながりもないため、発音された
楽音が分離して聞こえるという問題もあった。

【０００４】この発明は、上述の点に鑑みてなされたも
のであり、波形メモリを用いた楽音生成装置から読み出
された楽音波形に対して様々な表情を付与することので
きる楽音生成装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明に係る楽音生成
装置は、波形データを記憶している波形記憶手段と、音
階情報を発生する音階指定手段と、変更情報を発生する
変更制御手段と、前記音階情報に対応した音高を前記変
更情報で変更することによって、楽音のピッチを制御す
るための音高情報を発生する音高制御手段と、前記波形
記憶手段から前記音高情報に応じた速さで前記波形デー
タを読み出し、楽音の基本成分を生成する読み出し手段
と、ランダムなノイズを発生するノイズ発生手段と、前
記ノイズ発生手段の出力するノイズに対して前記音高情
報に応じた周波数特性を有するフィルタ処理を施し、楽
音のノイズ成分を生成するフィルタ手段と、前記ノイズ
成分のレベルを制御するレベル制御手段と、前記楽音の
基本成分とレベル制御された前記ノイズ成分とを合成し
て楽音波形を生成する合成手段とを備えたものである。

【０００６】

【作用】波形記憶手段は、楽音に関する波形データを複
数記憶している。鍵盤などの音階指定手段は音階情報を
発生する。ベンドホイールなどの変更制御手段は変更情
報を発生する。音高制御手段は、音階情報に応じた音高
を変更情報で変更することによって、楽音のピッチを制
御するための音高情報を発生する。読み出し手段はこの
波形記憶手段から音高情報に応じた速さで波形データを
読み出すことによって、楽音の基本成分を生成する。従
って、この音高情報が大きくなると、読み出し手段が波
形記憶手段から波形データを読み出す速さが早くなり、
逆に音高情報が小さくなると読み出す速さは遅くなり、
結果としてその楽音の基本成分のピッチは音高制御手段
から出力される音高情報に応じて時間的に変化するよう
になる。一方、ノイズ発生手段はホワイトノイズなどの
ランダムなノイズを発生する。フィルタ手段は、このノ
イズに対して音高制御手段から出力される音高情報に応
じた周波数特性を有するフィルタ処理を施す。例えば、
フィルタ手段は音高情報と同じ周波数、２分の１の周波
数又はＮ倍（Ｎは整数）の周波数をそれぞれ通過周波数
とする。なお、フィルタリング処理されたノイズはレベ
ル制御手段によってレベル制御される。フィルタ手段か
ら出力されるノイズ成分と楽音の基本成分とは相関関係
を有するので、両者を合成しても違和感がなくなる。そ
こで、合成手段は楽音の基本成分とレベル制御されたノ
イズ成分とを合成するだけで様々な表情の楽音波形を生
成することができるようになる。

【０００７】

【実施例】以下、この発明の実施例を添付図面に従って
詳細に説明する。図１は、この発明に係る楽音生成装置
を内蔵した電子楽器の全体構成を示すハードブロック図
である。図１の実施例において、鍵盤１は発音すべき楽
音の音高を選択するための複数の鍵を備えたものであ
り、各鍵に対応したキースイッチを有している。押鍵検
出器２は鍵盤１の操作状態（押鍵された鍵があるかどう
か）、すなわち鍵盤１内の各キースイッチのオン・オフ
を検出するものであり、例えば各キースイッチを順番に
走査する走査回路と、その走査結果をエンコードする回
路とを含んで構成されている。

【０００８】押鍵検出器２は、押鍵された鍵を示すノー
トナンバ信号ＮＮをピッチエンベロープ発生器７、加算
器８、音量エンベロープ発生器１２及びノイズエンベロ
ープ発生器１７にそれぞれ出力する。また、押鍵検出器
２は、鍵盤１の鍵が押鍵状態にあることを示すノートオ
ン信号ＮＯＮをピッチエンベロープ発生器７、アドレス
カウンタ１０、音量エンベロープ発生器１２及びノイズ
エンベロープ発生器１７に、また押鍵時のベロシティ信
号ＶＥＬをピッチエンベロープ発生器７、音量エンベロ
ープ発生器１２、特性制御手段１５及びノイズエンベロ
ープ発生器１７にそれぞれ出力する。従って、押鍵検出
器２からノートオン信号ＮＯＮが出力されなくなった時
点でその鍵は離鍵されたことを示す。

【０００９】ベンド操作子３はピッチベンド効果を付与
するためのホイール型の操作子である。ベンド検出器４
は、このホイール型のベンド操作子３の回転方向及び回
転量を検出し、それに応じたベンド量（セント単位）信
号ＢＥＮＤを加算器８に出力する。

【００１０】音色スイッチ５はパネル上に配置された音
色設定用のスイッチであり、ピアノ、オルガン、バイオ
リン、金管楽器、ギターなどの各種自然楽器に対応する
音色を選択設定するものである。スイッチ検出器６は音
色スイッチ５の操作状態を検出し、操作された音色スイ
ッチに対応する音色信号ＴＣをピッチエンベロープ発生
器７、アドレスカウンタ１０、音量エンベロープ発生器
１２、特性制御手段１５及びノイズエンベロープ発生器
１７にそれぞれ出力する。この音色信号ＴＣはピッチエ
ンベロープ発生器７、音量エンベロープ発生器１２及び
ノイズエンベロープ発生器２６がそれぞれ発生すべきエ
ンベロープ波形の種類を指定するためのパラメータであ
り、また特性制御手段２４が発生するディジタルフィル
タの特性を指定するためのパラメータでもあり、さらに
アドレスカウンタ１０の所定の記憶領域を指定するため
のパラメータでもある。

【００１１】ピッチエンベロープ発生器７は、押鍵検出
器２からのノートナンバ信号ＮＮ、ベロシティ信号ＶＥ
Ｌ及びスイッチ検出器６からの音色信号ＴＣにそれぞれ
対応した形状で時変するピッチエンベロープ波形ＰＥＧ
を、押鍵検出器２からのノートオン信号ＮＯＮの入力に
同期して加算器８に出力する。加算器８は、押鍵検出器
３からのノートナンバ信号ＮＮ、ベンド量検出器４から
のベンド量信号ＢＥＮＤ及びピッチエンベロープ発生器
７からのピッチエンベロープ波形ＰＥＧをそれぞれ加算
し、その加算値を音高信号ＰＩＴとして周波数ナンバ
（ＦＮ）変換器９及び特性制御手段２４に出力する。

【００１２】周波数ナンバ（ＦＮ）変換器９は、加算器
８からの音高信号ＰＩＴに基づいた周波数ナンバＦＮを
アドレスカウンタ１０に出力する。この周波数ナンバＦ
Ｎは、整数部と小数部とからなるデータである。アドレ
スカウンタ１０は、押鍵検出器２からのノートオン信号
ＮＯＮによって音色信号ＴＣに対応する波形データの先
頭アドレスにセットされ、周波数ナンバＦＮの大きさに
応じて順次変化する読み出しアドレスを波形メモリ１１
に出力する。なお、アドレスカウンタ２０から波形メモ
リ１１にに出力されるのは、整数部のデータであり、小
数部のデータは図示していない補間手段に出力される。
補間手段は、波形メモリ１１から出力される波形データ
をこの少数部のデータに応じて補間処理する。周波数ナ
ンバＦＮが小さい時はアドレスの増加量も小さくなるの
で、波形メモリ１１から読み出される楽音波形信号の音
高は低くなり、逆に周波数ナンバＦＮが大きい時はアド
レスの増加量も大きくなるので、楽音波形信号の音高は
高くなる。

【００１３】波形メモリ１１は、複数の波形データを記
憶している。音量エンベロープ発生器１２は、押鍵検出
器２からのノートナンバ信号ＮＮ、ベロシティ信号ＶＥ
Ｌ及びスイッチ検出器６からの音色信号ＴＣにそれぞれ
対応した形状で時変する音量エンベロープ波形ＡＥＧ
を、押鍵検出器２からのノートオン信号ＮＯＮの入力に
同期して乗算器１３に出力する。乗算器１３は、波形メ
モリ１１から出力された楽音波形信号に音量エンベロー
プ発生器１２からの音量エンベロープ信号を乗算し、そ
の乗算結果を楽音信号として加算器２１に出力する。

【００１４】ノイズ発生器１４はフラットなスペクトル
特性を示すランダムノイズ、例えば合同法によって得ら
れるホワイトノイズを発生する。特性制御手段１５は、
加算器８からの音高信号ＰＩＴ及びスイッチ検出器６か
らの音色信号ＴＣに応じてディジタルフィルタ１６のフ
ィルタリング特性を制御するための各種パラメータをデ
ィジタルフィルタ１６に供給する。このパラメータは、
フィルタのタイプ設定、バンド幅設定、カットオフ周波
数設定、フィルタのＱ値設定などに関するものである。
なお、特性制御手段１５は、音高信号ＰＩＴ及び音色信
号ＴＣの他に、押鍵検出器２からのベロシティ信号ＶＥ
Ｌ、ノートナンバ信号ＮＮ又は周波数ナンバ変換器９か
らの周波数ナンバＦＮに基づいて各種パラメータを出力
するようにしてもよい。

【００１５】ディジタルフィルタ１６は、特性制御手段
１５からのパラメータに応じたフィルタリング処理をノ
イズ発生器１４からのホワイトノイズに対して施し、そ
れを乗算器１８に出力する。ノイズエンベロープ発生器
１７は、押鍵検出器２からのノートナンバ信号ＮＮ、ベ
ロシティ信号ＶＥＬ及びスイッチ検出器６からの音色信
号ＴＣにそれぞれ対応した形状で時変するノイズエンベ
ロープ波形ＮＥＧを、押鍵検出器２からのノートオン信
号ＮＯＮの入力に同期して乗算器１８に出力する。

【００１６】エディット操作子１９は、データエディッ
ト用のキーボードやテンキーなどで構成されている。エ
ディット検出器２０は、このエディット操作子１９の操
作状態に応じたエディット信号を特性制御手段１５及び
ノイズエンベロープ発生器１７にそれぞれ出力する。従
って、特性制御手段１５が出力する各種パラメータの値
やノイズエンベロープ発生器１７が出力するノイズエン
ベロープ波形ＮＥＧの種類などに関しては、エディット
操作子１９を操作することによって適当なものにエディ
ットできるようになっている。

【００１７】例えば、特性制御手段１５が音高信号ＰＩ
Ｔの所定の比率でディジタルフィルタの通過帯域の幅及
び位置を決定している場合に、エディット操作子１９を
操作することによって、その所定の比率を適宜エディッ
トすることができる。また、ベロシティ信号ＶＥＬに応
じて出力されるノイズエンベロープ発生器１７からのノ
イズエンベロープ波形ＮＥＧの時変する形状の変化特性
などを、エディット操作子１９を操作することによっ
て、適宜エディットすることができる。

【００１８】乗算器１８は、ディジタルフィルタ１６か
ら出力されるフィルタリング処理の施されたノイズ成分
にノイズエンベロープ発生器１７からのノイズエンベロ
ープ波形ＮＥＧを乗算し、その乗算結果をノイズ信号と
して加算器２１に出力する。加算器２１は、乗算器１３
からの楽音信号と、乗算器１８からのノイズ信号とを合
成し、ディジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）２２に出
力する。

【００１９】ディジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）２
２は、加算器２１から楽音波形データをアナログの楽音
信号に変換してサウンドシステム２３に出力する。加算
器２１から出力される楽音波形データには、その楽音波
形に相関したノイズ成分が重畳している。サウンドシス
テム２３はスピーカ及び増幅器等で構成され、ディジタ
ル−アナログ変換器２２からのアナログの楽音信号に応
じた楽音を発生する。

【００２０】なお、ベロシティ信号ＶＥＬに応じてレベ
ル変化するノイズエンベロープ波形ＮＥＧの変化量を、
音量エンベロープ発生器１２から出力される音量エンベ
ロープ波形ＡＥＧよりも大きくしておくことによって、
加算器２１で加算される乗算器１３からの楽音信号と乗
算器１８からのノイズ信号との合成比が大幅に変化する
ようになるので、ベロシティ信号ＶＥＬに応じて音色が
ダイナミックに変化するようになる。

【００２１】次に、図１の電子楽器の動作例を説明す
る。鍵盤１が操作されると、それに応じて押鍵検出器２
はノートナンバ信号ＮＮ、ベロシティ信号ＶＥＬ及びノ
ートオン信号ＮＯＮを、ピッチエンベロープ発生器７、
音量エンベロープ発生器１２及びノイズエンベロープ発
生器１７にそれぞれ出力する。なお、スイッチ検出器６
からピッチエンベロープ発生器７、アドレスカウンタ１
０、音量エンベロープ発生器１２、特性制御手段１５及
びノイズエンベロープ発生器１７に対しては、予め音色
信号ＴＣが入力されている。

【００２２】従って、鍵盤１が操作されると、ピッチエ
ンベロープ発生器７は、ノートナンバ信号ＮＮ、ベロシ
ティ信号ＶＥＬ及び音色信号ＴＣに対応した形状で時変
するピッチエンベロープ波形ＰＥＧを乗算器８に出力す
る。同じく、音量エンベロープ発生器１２はノートナン
バ信号ＮＮ、ベロシティ信号ＶＥＬ及び音色信号ＴＣに
対応した形状で時変する音量エンベロープ波形ＡＥＧを
乗算器１３に出力し、ノイズエンベロープ発生器１７は
ノートナンバ信号ＮＮ、ベロシティ信号ＶＥＬ及び音色
信号ＴＣに対応した形状で時変するノイズエンベロープ
波形ＮＥＧを乗算器１８に出力する。

【００２３】また、鍵盤１の操作に応じて押鍵検出器２
はノートナンバ信号ＮＮを加算器８に出力する。ノート
ナンバ信号ＮＮを入力した加算器８は、それとベンド量
検出器４からのベンド量信号ＢＥＮＤ及びピッチエンベ
ロープ発生器７からのピッチエンベロープ波形ＰＥＧを
加算したものを音高信号ＰＩＴとして周波数ナンバ変換
器９及び特性制御手段２４に出力する。音高信号ＰＩＴ
を入力した周波数ナンバ変換器９は、それに基づいた周
波数ナンバＦＮをアドレスカウンタ１０に出力する。音
高信号ＰＩＴを入力した特性制御手段１５は、それと音
色信号ＴＣに応じてディジタルフィルタ１６の特性を制
御するための各種パラメータをディジタルフィルタ１６
に出力する。

【００２４】さらに、鍵盤１の操作に応じて押鍵検出器
２はノートオン信号ＮＯＮをアドレスカウンタ１０に出
力する。ノートオン信号ＮＯＮを入力したアドレスカウ
ンタ１０は音色信号ＴＣに対応する波形データの記憶領
域の先頭アドレスにセットされる。そして、アドレスカ
ウンタ１０はこの先頭アドレスを基準として、周波数ナ
ンバＦＮの大きさに応じて順次変化する読み出しアドレ
スを波形メモリ１１に出力する。これによって、波形メ
モリ１１からは音色信号ＴＣに対応した波形データが乗
算器１３に出力される。乗算器１３は、この波形データ
に対して音量エンベロープ発生器１２からの音量エンベ
ロープ波形ＡＥＧを乗算し、それを楽音信号として加算
器２１に出力する。

【００２５】加算器２１は、乗算器１３からの楽音信号
に乗算器１８からのノイズ信号を加算する。このノイズ
信号は、ノイズ発生器１４からのランダムノイズに対し
てディジタルフィルタ１６によるフィルタ処理が施され
ると共に、ノイズエンベロープ発生器１７のノイズエン
ベロープＮＥＧが乗算されたものである。すなわち楽音
信号に加算されるノイズ信号は、音高信号ＰＩＴや音色
信号ＴＣに対応するフィルタリング処理が施されてお
り、またノートナンバ信号ＮＮ、ベロシティ信号ＶＥＬ
及び音色信号ＴＣに対応するノイズエンベロープ波形Ｎ
ＥＧによって振幅制御されているので、楽音信号とノイ
ズ信号との間に相関関係が生じる。その結果、サウンド
システム２３から発音される楽音は違和感のない表情豊
かなものとなる。

【００２６】図２は、この発明に係る楽音生成装置によ
って生成される楽音波形の一例を示すスペクトル図であ
る。図において、横軸は周波数、縦軸はレベルを示す。
図２（Ａ）は波形メモリ１１から読み出された楽音波形
のスペクトルを示すものであり、図示のように線スペク
トルの集合である。この楽音波形は図から明らかなよう
に楽音のピッチを特定する基本波（基本周波数ｆｏに位
置する線スペクトル）と、音色を特性する高調波群（基
本周波数ｆｏの整数倍（２ｆｏ，３ｆｏ，４ｆｏ，５ｆ
ｏ）に位置する線スペクトル群）とからなる。この発明
では、このようにスペクトルからなる楽音波形に対し
て、図２（Ｂ）〜（Ｄ）のようなノイズ成分を付与する
ことによって表情豊かな楽音波形を生成している。

【００２７】図２（Ｂ）の楽音波形においては、図２
（Ａ）のものに対して、１オクターブ下、すなわち基本
周波数ｆｏの約２分の１の周波数ｆｏ／２の位置に新た
なノイズ音が付与されている。また、図２（Ｃ）の楽音
波形においては、図２（Ａ）の基本波ｆｏの周辺にノイ
ズ成分が付与してある。図２（Ｂ）や図２（Ｃ）のよう
なノイズ成分を付与することによって図２（Ａ）のノイ
ズ付与前の音に比べて非常に力強い楽音を得ることがで
きる。また、図２（Ｄ）の楽音波形においては、図２
（Ａ）の３次高調波３ｆｏの周辺にノイズ成分が付与し
てある。これによって、図２（Ａ）のノイズ付与前の音
に比べてかすれたような楽音を得ることができる。

【００２８】

【発明の効果】この発明によれば、波形メモリを用いた
楽音生成装置から読み出された楽音波形に対して様々な
表情を付与することができるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明に係る楽音生成装置を内蔵した電子
楽器の全体構成を示すハードブロック図である。

【図２】 この発明に係る楽音生成装置によって生成さ
れる楽音波形の一例を示すスペクトル図である。

【符号の説明】

１…鍵盤、２…押鍵検出器、３…ベンド操作子、４…ベ
ンド検出器、５…音色スイッチ、６…スイッチ検出器、
７…ピッチエベロープ発生器、８…加算器、９…周波数
ナンバ変換器、１０…アドレスカウンタ、１１…波形メ
モリ、１２…音量エンベロープ発生器、１３…乗算器、
１４…ノイズ発生器、１５…特性制御手段、１６…ディ
ジタルフィルタ、１７…ノイズエンベロープ発生器、１
８…乗算器、１９…エディット操作子、２０…エディッ
ト検出器、２１…加算器、２２…ディジタル−アナログ
変換器、２３…サウンドシステム

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 波形データを記憶している波形記憶手段
   と、 音階情報を発生する音階指定手段と、 変更情報を発生する変更制御手段と、 前記音階情報に対応した音高を前記変更情報で変更する
   ことによって、楽音のピッチを制御するための音高情報
   を発生する音高制御手段と、 前記波形記憶手段から前記音高情報に応じた速さで前記
   波形データを読み出し、楽音の基本成分を生成する読み
   出し手段と、 ランダムなノイズを発生するノイズ発生手段と、 前記ノイズ発生手段の出力するノイズに対して前記音高
   情報に応じた周波数特性を有するフィルタ処理を施し、
   楽音のノイズ成分を生成するフィルタ手段と、 前記ノイズ成分のレベルを制御するレベル制御手段と、 前記楽音の基本成分とレベル制御された前記ノイズ成分
   とを合成して楽音波形を生成する合成手段とを備えたこ
   とを特徴とする楽音生成装置。